開口環形脈衝電容器的製造方法
2024-02-14 00:10:15
開口環形脈衝電容器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於電子【技術領域】，具體涉及一種開口環形脈衝電容器。電容器的厚度遠小於環的半徑r，環的寬度H通常也是釐米量級，具體尺寸及形狀取決於電容器的容量和脈衝源的設計要求；電容器的厚度即環的壁厚由多組「金屬極板2+絕緣介質1+金屬極板2+絕緣介質1」層疊環繞而成；金屬極板1和極板2通常為金屬材料鋁箔或者銅箔；絕緣介質的材料通常為高分子介質膜如聚丙烯膜。環的開口端分別引出所有金屬極板分別作為電容器的兩個引出電極A與B，最後在電容器的最外層和最內層採用具有較強絕緣強度和一定結構強度的固體絕緣材料作為電容器的外殼體，從而構成環形開口脈衝電容器。
【專利說明】開口環形脈衝電容器
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子【技術領域】，具體涉及一種開口環形脈衝電容器。
【背景技術】
[0002]脈衝電容器廣泛應用於脈衝功率裝置、加速器、武器裝備、電子設備、醫療器械及環保處理等領域。隨著應用領域的擴展，對脈衝電容器的容量、體積、結構形式以及製作工藝等提出了更多更高的要求。
[0003]電容器最主要的參數指標是電容量、耐受電壓，體積重量和比能量(單位體積的儲能密度)等等，高比能量是電容器設計研製永恆的追求目標。脈衝電容器與普通電容器的主要的區別是脈衝電容器必須具有很小的內感(通常在納亨量級)和短時間內更強的充放電能力。
[0004]原理上講，電容器都是由兩個金屬極板和夾在極板之間的絕緣介質構成，其電容量和金屬極板的面積成以及介質介電常數正比，和介質的厚度成反比。為了增大電容量，通常的方法是增大金屬極板的面積和選取相對介電常數較大的材料做絕緣介質，或者在滿足絕緣要求的情況下，儘可能減小介質厚度。為增大金屬極板面積，電容器通常設計成多層結構，或者採用特殊工藝增大金屬表面積(如電解電容和超級電容)。
[0005]通常電容器都是製作成獨立的單元器件，其外形有圓柱型、立方型、扁平型、圓餅型等等，電極的引出形式有雙端引出、單端引出、側面引出等等。為滿足不同裝置的物理和結構需要，電容器會被設計成不同的結構形式，從而達到提高裝置性能，減小裝置體積尺寸等目的。本發明提出的「開口環形脈衝電容器」就是這樣一種在結構形式上與使用要求和裝置整體結構相結合的脈衝電容器。
【發明內容】
[0006]本發明提出的「開口環形脈衝電容器」是脈衝源(或脈衝變壓器)的重要部件，本發明的目的是:為了滿足高功率脈衝功率源小型化和提高效率的需要。
[0007]本發明技術方案是:
[0008]一種開口環形脈衝電容器，其特徵在於，為由介質材料層1和金屬層2交替層疊形成的開口環狀體；所述開口環狀體的厚度小於其內徑，開口寬度小於其內徑；任意相鄰兩層金屬層2與置於所述兩層金屬層2之間的介質材料層1構成電容；所有奇數層金屬層2接入初級放電開關的正極，所有偶數層金屬層2接入初級放電開關的負極；緊貼所述環狀體的內外壁，分別放置有單層由非金屬材料構成的電容器外殼3。
[0009]所述金屬層2可以為金屬箔。
[0010]所述介質材料層1可以為單層或多層電容器紙、金屬化電容器紙或有機薄膜。
[0011]所述殼體3可以為非金屬絕緣材料。
[0012]所述開口環形脈衝電容器的開口環狀體呈圓柱狀或長方體狀。
[0013]工作過程:由於任意相鄰兩層金屬層2與置於所述兩層金屬層2之間的介質材料層1構成電容，因此，上述結構中由介質材料層1和金屬層2交替層疊形成的開口環狀體，即開口環狀脈衝電容器。由奇數層金屬層2接入初級放電開關的開口環狀脈衝電容器正極，偶數層金屬層2接入初級放電開關的開口環狀脈衝電容器負極，脈衝電容器的正負極之間接入開關便能實現充放電。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]1、本發明提出的開口環狀脈衝電容器用於脈衝變壓器中，既可作為初級電容器又可當作初級線圈，且減小了初級迴路的雜散電感，提高了變壓器性能。
[0016]2、本發明提出的開口環狀脈衝電容器根據脈衝源的內腔結構進行設計，省去電容器外置所佔空間，便於系統緊湊化、小型化。
[0017]3、本發明提出的開口環形脈衝電容器外徑緊貼脈衝源外筒內壁，脈衝電容器產生的熱量可由脈衝源內腔的變壓器油快速導去，有利於脈衝源工程化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是開口環形脈衝電容器示意圖；
[0019]圖2是圖1的左視圖；
[0020]圖中，1一電容器介質層，2—電容器金屬層，3—殼體)
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明進一步描述。
[0022]本實施例中開口環形脈衝電容器結構如圖1所示。電容器的製造方法可以是多組重複層疊而成。也可以採用帶狀「金屬極板+絕緣介質」進行卷繞，繞成做多層環形結構，然後在適當的位置將環剪斷，並從開口兩端分別引出相互間隔的金屬極板作為電容器的電極1和電極2 ；最後在電容器的最外層和最內層採用具有較強絕緣強度和一定結構強度的固體絕緣作為電容器的外殼體。
[0023]開口環形脈衝電容器通常配裝在脈衝源內部，與脈衝源形成一體化結構，脈衝源的外殼即是電容器的外殼。下面給出其在某一 168匕變壓器型高功率脈衝源中應用的實施案例，但本發明不局限於該實施案例，可廣泛適用於一切168匕變壓器型高功率脈衝源和緊湊型脈衝源裝置等。
[0024]在某168匕變壓器實施例中，該脈衝電容器是作為初級電容被應用，由以前外置安裝改為環狀內置，不但減小了外迴路的雜散電感，而且大大減小了裝置的體積。該變壓器的初級工作電壓為10007，初級電容為15沾，次級線圈寬度為1201^,脈衝形成線直徑186臟，則環形初級電容器寬度為120臟，長度應為環形周長584臟。根據初級工作電壓，電容器介質選擇兩層511111厚的聚丙稀薄膜，金屬箔選用寬120皿、厚511111的銷箔，電容器由一層金屬箔及兩層聚丙烯薄膜層疊繞制而成，單層薄膜電容為0.1211？，因此需層疊125層，總厚度1.9^0環形切口處通過端面裁剪的方式引出正負電極，正負電極通過脈衝形成線外筒開口引出到脈衝源外部初級接口。初級放電開關選擇晶閘管，晶閘管直接安裝在脈衝源外部初級接口上。由於需安裝初級放電開關，因此本例中不能完全消除化8匕變壓器初級外迴路，但由於初級電容與初級線圈一體化設計，外迴路只需安裝晶閘管，迴路面積很小，其雜散電感可減小到十沾級，對變壓器有效耦合係數幾乎不產生影響。由於採用了環狀層疊電容器內置，減小了裝置體積，提高了初、次級能量傳輸效率，獲得了高的變壓器耦合係數。
【權利要求】
1.一種開口環形脈衝電容器，其特徵在於，為由介質材料層1和金屬層2交替層疊形成的開口環狀體；所述開口環狀體的厚度小於其內徑，開口寬度小於其內徑；任意相鄰兩層金屬層2與置於所述兩層金屬層2之間的介質材料層1構成電容；所有奇數層金屬層2接入初級放電開關的正極，所有偶數層金屬層2接入初級放電開關的負極；緊貼所述環狀體的內外壁，分別放置有單層由非金屬材料構成的電容器外殼3。
2.一種如權利要求1所述的開口環形脈衝電容器，其特徵在於，所述金屬層2為金屬箔。
3.一種如權利要求1所述的開口環形脈衝電容器，其特徵在於，所述介質材料層1為單層或多層電容器紙、金屬化電容器紙或有機薄膜。
4.一種如權利要求1所述的開口環形脈衝電容器，其特徵在於，所述開口環形脈衝電容器的開口環狀體呈圓柱狀或長方體狀。
【文檔編號】H01G4/30GK104505257SQ201410667409
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】樊亞軍, 關錦清, 喬漢青, 石磊, 夏文峰, 盧彥雷, 石一平, 張興家, 朱鬱豐, 曹雨 申請人:西北核技術研究所